Трэт кафедраси доцентлари: Х. С. Соатов, Б. Н

ЎЗБЕКИСТОН РЕСПУБЛИКАСИ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ ВА КОММУНИКАЦИЯЛАРИНИ РИВОЖЛАНТИРИШ ВАЗИРЛИГИ


МУҲАММАД АЛ-ХОРАЗМИЙ НОМИДАГИ ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ


ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ ФАКУЛЬТЕТИ

Телерадиоэшиттириш тизимлари кафедраси

РАҚАМЛИ ЭШИТТИРИШ ТИЗИМЛАРИНИНГ АСОСИЙ
КЎРСАТГИЧЛАРИНИ ҲИСОБЛАШ

“Аудио-видео сигналларга рақамли ишлов бериш”

фанидан курс ишини бажариш учун услубий кўрсатмалар

Тошкент 2022

Муаллифлар:

ТРЭТ кафедраси доцентлари: Х.С. Соатов, Б.Н. Рахимов
А.А. Бердиев, Д.Б. Ибрагимов, Х.Г. Газиев

Ушбу курс ишини бажариш учун услубий кўрсатма рақамли эшиттириш тизимларининг асосий кўрсатгичларини ҳисоблаш, телевизион сигналнинг рақамли кўринишда ифодалаш, рақамли оқим тезлигини ҳисоблаш, рақамли узатгич қувватини ҳисоблаш, квадратура амплитудали модуляция, квадратура фазали манипуляцияси, ортогонал ташувчили частота зичлаштириш усули ва бошқа ҳисоблаш ишларини бажариш каби амалий кўрсатмалардан иборат.

Ўқув-услубий кўрсатма олий ўқув юртининг 5350100 – Телекоммуникация технологиялари (Телерадиоэшиттириш) таълим йўналиши талабалари учун мўлжалланган.
Тақризчилар: “Телерадиоэшиттириш тизимлари” кафедраси
профессори Т.Г. Рахимов
РРТМ ДУК маслаҳатчиси Б.К. Абидов
КИРИШ

XXI асрнинг биринчи ўн йиллигида аналог телевидение тарихнинг бир қисмига айланди, чунки телевизион (ТВ) дастурларни томошабинга етказишнинг ер усти, сунъий йўлдош ва кабелли тизимлари босқичма-босқич рақамли усулга ўтиб бормоқда.

Телеэшиттиришдаги орттирилган тажрибалар шуни кўрсатдики, телевидениенинг рақамли эшиттиришга ўтиши янги имкониятлар яратиши билан бирга иқтисодий самарадорликни ҳам таъминлайди. Булардан ташқари :
1. Иккилик шаклдаги ТВ сигнални алоқа канали бўйлаб бузилишлар мавжуд ҳолатда узатишда ҳам сигналнинг халақитбардошлигини сезиларли даражада оширилиши таъминланади;
2. Иккилик шаклдаги ТВ сигнални кўп тармоқли алоқа каналлари бўйлаб узатиш, оралиқ узатиш пунктларида рақамли сигнални кўп марталик регенерация ва скремблерлаш имконини яратади.
Яна қўшимча равишда оралиқ пунктларида бузилишларни рақамли коррекциясини амалга ошириш, флуктацион ва даврий бузилишларни сўндириш орқали бутун тракт бўйлаб халақитларни жамланиб қолишини олдини олиш мумкин. Шунинг учун ТВ тизимдаги сигнал сифати телевидение марказида ҳосил қилинган тасвир сифатига тенг ҳамда у алоқа каналининг узунлиги ва мураккаблигига деярли боғлиқ эмас. Бошқача қилиб айтганда, рақамли ТВ тизим видео сигналларни шаффоф узатиш имконини беради. Бу ҳолатда шаффофлик деганда сигнал манбаси ўзгаришсиз қолиши тушунилади, яъни видеомаълумотларнинг бирламчи сифати сақланади ва уни кейинчалик қайта ишлаш имконияти пайдо бўлади;
3. Рақамли тизимлар ТВ сигнални алоқа канали бўйлаб узатишдан олдин, ундаги статистик ва физиологик ортиқчаликни бартараф қилишга кенг имкониятлар яратади, яъни видеомаълумотларни сиқишнинг юқори кўрсатгичларини тақдим этади (216 Мбит/секунддан 1,5-15 Мбит/с гача). Бу кўрсатгич, ҳозирги куннинг ўзида, стандарт 8МГц полосали радиоканалда, ер усти телеэшиттиришнинг 3-4 ТВ дастурларини, сунъий йўлдошли алоқа каналининг битта стволидан 10 тагача ТВ дастурларни ёки юқори аниқликдаги битта ТВ канални узатиш имкониятини беради. Бундан ташқари каналда юқори сифатни сақлаган ҳолда катта оқимдаги маълумотлар узатилиши мумкин. Булар ўз навбатида сунъий йўлдош каналларини ижара қийматини қисқаришига ва сармоялар сарфланишини камайишига олиб келади.
4. Бир турдаги коммутацияловчи (уланишни амалга оширувчи), тахрирловчи ва бошқа қурилмаларни яратиш мақсадида телевизион қурилмаларнинг анча кенгроқ бўлган турларидан фойдаланиш имкони мавжуд;
5. Алоқа каналида декодерланувчи тасвир сифатининг ўзгаришига мос бўлган рақамли маълумот узатиш тезлигини бир маромда ўзгартириш имкониятини берувчи узатишнинг мослашувчанлиги таъминланади. Бундан ташқари аниқ бир фойдаланувчи талабига кўра мослашувчанликка эришилади;
6. Телевизион каналдаги қўшимча маълумотларни зичлаш амалиёти нисбатан осон амалга оширилади. Видеосигнал билан биргаликда бир вақтнинг ўзида овоз сигнали, овозли эшиттириш сигнали, назорат частоталари, аниқ вақт сигнали, телеўйинлар сигнали, телегазеталар ва бошқа турдаги маълумотларни узатувчи қурилма соддалаштирилади. Шу туфайли эшиттириш, кўнгилочар, таълим, маиший дастурлар каби бир қатор хизмат турларини жорий қилишга эришилади;
7. Иккилик кодда маълумотларни сақлаш чегераланмаган муддатли бўлиши мумкин ва сақланаётган маълумотларга кўп марталик мурожаат қилиш имкони мавжуд. Эҳтиёж туғилганда сақланаётган маълумотлар осонгина тикланади ва бу ўз навбатида фонд ва архив маълумотларни яратишда жуда муҳим аҳамиятга эга. Рақамли телевидение тизими билан уй, локаль компьютер тармоқларининг (магнитли дисклар, маълумотни ёзишга мўлжалланган оптик дисклар ва ҳ.к.) интеграциялашуви аниқ бир фойдаланувчига кўрсатувларни автоматик тарзда ёзиб олиш имкониятини беради;
8. Микрокомпьютерлар ёрдамида рақамли телевизион узатиш марказларининг (РТУМ) рақамли модуляторлари иш режимларини оптималлаштириш станциянинг фойдали иш коэффицентини (ФИК) ва узатилаётган сигнал сифатини оширади ҳамда техник марказларда хизмат кўрсатишни осонлаштиради;.
9. Телевизион трактнинг (камерадан чиқиш қурилмасигача ёки қабул қилишгача) тўлиқ рақамли ҳолатга ўтиши ТВ дастурлар ишлаб чиқарилишининг арзонлашувига олиб келади. Ҳамда рақамли телевизион эшиттиришни автоматлаштирувчи тизимнинг нисбатан арзон ва анча самарали усулини тақдим этади;
10. Рақамли телевидение тизими телевизион эшиттириш компанияларига томошабин билан тўғридан-тўғри алоқа қилиш ва уларга истисно сифатида турли воқеа ва ҳодисаларни намойиш этиш имкониятини беради. Бу орқали рекламани томошабин қизиқиши ва қарашларини инобатга олган ҳолда, мақсадли рекламага айланиши мумкин;
11. Телевидение учун рақамли технологиялар интерфаоллик тушунчасини тақдим этади. Интерфаолликнинг биринчи кўриниши сифатида интерфаол реклама, маҳсулотларни сотиш хизмати, ТВ ўйинлар каби хизматлар жорий қилинади. Интерфаолликнинг кейинги босқичида эса таълим ва бошқа турдаги дастурлар йўлга қўйилиши зарур.

Расм 1. Рақамли ТВ тизим структура схемаси

Тизимнинг асосий қисмлари вазифаларини қисқача кўриб чиқамиз.
Аналог телевизион сигнал манбаи Е_y ёруғлик сигналини ва E_R-Y, E_B-Y рангфарқ сигналларини ҳосил қилади. Бу сигналлар аналог рақамли ўзгартиргич (АРЎ)га тушиб рақамли ҳолатга ўтказилади. Кодерда, алоқа каналида иккилик символларни узатиш тезлигини камайтириш мақсадида видеомаълумотларни самарали кодлаш жараёни амалга оширилади. Бу энг муҳим жараёнлардан бири. Самарали кодлашсиз рақамли ТВ сигналларни стандарт алоқа каналлари бўйлаб узатиб бўлмайди.
Овоз сигналлари ҳам ўз ўрнида албатта рақамли кўринишга ўтказилади. Овоз маълумотлари овоз кодерида сиқилади. Кодланган овоз, тасвир ва турли қўшимча маълумотлар мультиплексорда битта оқимга бирлаштирилади. Халақитбардошликни ошириш мақсадида узатилаётган маълумотлар канал кодерида яна бир марта кодланади. Ҳосил бўлган рақамли сигналлар алоқа каналида қўлланилаётган ташувчилар ёрдамида модуляцияланади.
Тизимнинг қабул қилиш қисмида эса қабул қилинган юқори частотали (ЮЧ) сигнал демодуляцияси ва каналли кодлашнинг декодерланиш жараёни амалга оширилади. Сўнгра маълумотлар оқими демультиплексорда тасвир, овоз ва қўшимча маълумотларга бўлинади. Бундан кейин маълумотларни декодерлаш амалга оширилади. Натижада тасвир декодери чиқишида ёруғлик ва рангфарқ сигналларининг рақамли кўриниши ҳосил бўлади. Ушбу сигналлар рақамли аналог ўзгартиргичда (РАЎ) аналог ҳолатга ўтказилади ва мониторга узатилади. Овоз декодери чиқишида ҳам ҳосил бўлган овоз сигналларининг рақамли кўриниши аналог кўринишга ўтказилади. Бу сигналлар овоз сигналлари кучайтиргичига берилади ва ўз ўрнида радиокарнайларга узатилади.
Рақамли телевидениенинг биринчи тизимлари бундан 30 йиллар олдин яратилган ва синовдан ўтказилган, лекин тизимнинг функционал ва ташкилий қийин хусусиятлари уни амалиётда қўллаш имконини бермаган.
Ушбу курс ишида ҳар бир талаба 1-иловада келтирилган вариантлар бўйича тегишли вариантини ҳисоблаб чиқиши зарур.

1. 
   ТЕЛЕВИЗИОН СИГНАЛНИНГ РАҚАМЛИ КЎРИНИШИ
   

Намуна сифатида 1-вариант бирламчи маълумотларини оламиз.

1. 
   Формат коэффиценти......……………………………………………. К_ф= 4 :3;
   
2. 
   Бир секундда ўтувчи кадрлар сони...............………………………….. n = 45;
   
3. 
   Сатрлар сони…………………… ………………………...……………Z =1050;
   
4. 
   Квантлаш даражалари сони..…………… …………….. ……………m = 512;
   
5. 
   Сиқиш коэффициенти…………………………………..………………… ;
   
6. 
   Ички кодлаш тезлиги........... ………………………………………………1/2 ;
   
7. 
   Ташувчиларни модуляциялаш усули……………………… ……….QAM-64;
   
8. 
   Узатувчи антенна ўрнатиладиган баландлик.……………………... ;
   
9. 
   Қабул қилувчи антенна ўрнатиладиган баландлик ..………………... ;
   
10. 
    Тасвир сифати............……………………….…………………………. ;
    
11. 
    Радиоканал рақами..…………………………………………………… ;
    

Аналог сигнални рақамли ҳолатга ўтказишда биринчи жараён бу дискретлаш бўлиб, U(t) узлуксиз аналог сигнални унинг кетма-кет ҳисоблари билан алмаштириш тушунилади. Дискретлашнинг энг оммалашган тури бу Найквист-Котельников теоремасига асосланадиган доимий даврга эга бир маромли дискретлаш ҳисобланади. Ушбу теоремага асосан чегараланган частота спектрига эга ҳар қандай узлуксиз сигнални U(t), вақтнинг дискретланган ҳисоблари U(tn) кўринишида ифодалаши мумкин. Бу ерда tn = nT , n=1,2,3….4 вақтнинг дискретланган ҳисоблари; Т – давр ёки дискретлаш оралиғи (Котельников теоремаси шартларидан олинган), fв – бирламчи сигнал U(t) нинг юқори частота чегараси (расм 2-5).

Расм 2. Узлуксиз сигнал

U(tn)

Расм 3. Аниқланган сигнал ҳисоблари

Расм 4. Квантланган сигнал

Расм 5. Кодланган сигнал
Узлуксиз U(t) сигналнинг дискретланган қийматлар U(tn) кетма-кетлиги шаклига алмаштиришни тасдиқловчи Найквист-Котельников теоремаси аналитик ифодаси қуйидагича:
.
ТВ сигнал юқори частота чегараси (Найквист - Котельников теоремасига асосан) қуйидаги формула ёрдамида топилади:
,

Бу ерда: К_ф - формат коэффициенти;